Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav zemědělské, potravinářské a environmentální techniky
Analýza technologií a technických zařízení pro nakládání s odpadním sklem Bakalářská práce
Vedoucí práce: Bc. Ing. Zdeněk Konrád, Ph.D.
Vypracoval: Marek Abrahám Brno 2013
PROSTOR PRO ZADÁNÍ:
PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma „Analýza technologií a technických zařízení pro nakládání s odpadním sklem“ vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Diplomová práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího diplomové práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně.
dne ………………………………………. podpis ………………………....................
PODĚKOVÁNÍ Tímto bych rád poděkoval vedoucímu mé bakalářské práce Bc. Ing. Zdeňku Konrádovi, Ph.D. za cenné rady, připomínky a metodické vedení práce. Dále bych chtěl poděkovat paní Ing. Ivetě Jurenové ze společnosti .A.S.A. s.r.o. za poskytnutí informací o nakládání s odpadním sklem ve městě Prostějově.
ABSTRAKT Hlavním tématem této práce je problematika odpadního skla a to zejména ve vztahu k nakládání s odpadním sklem a způsobu jeho využití. V první části práce jsou shrnuty legislativní předpisy vztahující se k problematice odpadního skla. V dalších částech je uvedena historie skla, charakteristika skla, dále také postup při výrobě skla a charakteristika skla jako odpadu. Jádrem práce pak je samotné materiálové využití odpadního skla, jeho sběr a zpracování. V poslední části je pak uvedeno několik moderních technologických způsobů materiálového využití odpadního skla používaných ve světě. Klíčová slova: historie, výroba, sklo, odpad, materiálové využití, technologie
ABSTRACT The main theme of this thesis is issue of waste glass especially in relation to waste glass management and waste glass using. In the first part is legislative regulation summary connected to waste glass. In following parts history of glass, glass characteristic, processes to produce glass and characteristic of glass as waste are listed. The core of thesis is material recovery of waste glass, its collection and treatment. Several modern technological ways how to treat a glass, which are used in world are discribed in the last part. Key words: history, production, glass, waste, material recovery, technology
OBSAH 1 ÚVOD...................................................................................................................................... 8 2 CÍL PRÁCE ............................................................................................................................. 9 3 LEGISLATIVA, DEFINICE POJMŮ ................................................................................... 10 3.1 Zákon o odpadech ........................................................................................................... 10 3.2 Zákon o obalech.............................................................................................................. 10 3.2 Zákon o ochraně ovzduší ................................................................................................ 11 3.3 Zákon o posuzování vlivů na životní prostředí .............................................................. 12 3.4 Zákon o integrované prevenci ........................................................................................ 12 3.5 Základní pojmy ............................................................................................................... 13 3.5.1 Definice podle zákona č. 185/2001 Sb. o odpadech ................................................ 13 3.5.2 Definice podle zákona č. 477/2001 Sb. o obalech ................................................... 15 4 HISTORIE ............................................................................................................................. 17 4.1 Historie výroby skla ....................................................................................................... 17 4.2 Historie nakládání s odpadem ........................................................................................ 18 5 CHARAKTERISTIKA SKLA .............................................................................................. 20 6 VÝROBA SKLA ................................................................................................................... 22 6.1 Nejběžnější typy vyráběných skel .................................................................................. 22 6.1.1 Sodnovápenaté sklo ................................................................................................. 22 6.1.2 Olovnatý křišťál (draselnoolovnaté sklo) a křišťálové sklo .................................... 22 6.1.3 Křišťálové sklo (draselnovápenaté sklo) ................................................................. 23 6.1.4 Boritokřemičité sklo ................................................................................................ 23 6.1.5 Speciální skla ........................................................................................................... 23 6.2 Základní suroviny k výrobě skla .................................................................................... 24 6.2.1 Sklářské (tavné) písky ............................................................................................. 24 6.2.2 Oxid vápenatý a alkálie ........................................................................................... 24 6.3 Pomocné látky při výrobě skla ....................................................................................... 24 6.3.1 Čeřiva ...................................................................................................................... 24 6.3.2 Barviva .................................................................................................................... 25 6.3.3 Drcené odpadní sklo (skleněné střepy) .................................................................... 25 7 ODPADY Z VÝROBY, ZPRACOVÁNÍ A POUŽITÍ SKLA ............................................. 26 7.1 Charakteristika odpadu ................................................................................................... 26
7.2 Zdroje a výskyt odpadu .................................................................................................. 26 7.3 Ekologická závadnost ..................................................................................................... 26 7.5 Využití a zneškodnění .................................................................................................... 26 8 MATERIÁLOVÉ VYUŽITÍ - RECYKLACE ...................................................................... 28 8.1 Sběr a svoz skla k recyklaci ............................................................................................ 29 8.2 Postup při recyklaci skla ................................................................................................. 30 8.2.1 Drcení a separace frakcí .......................................................................................... 30 8.2.2 Sekundární oběh ...................................................................................................... 31 8.2.3 Odsávací zařízení ..................................................................................................... 31 8.2.4 Konečný produkt ..................................................................................................... 32 8.3 Situace ve městě Prostějov ............................................................................................. 32 8.4 Předpokládaný vývoj produkce a nakládání s odpady v ČR .......................................... 33 9 ALTERNATIVNÍ ZPŮSOBY VYUŽITÍ ODPADNÍHO SKLA ......................................... 35 9.1 Recyklované sklo a jeho aplikace při stavbě cest ........................................................... 35 9.2 Recyklované sklo jako částečná náhrada jemného kameniva v betonu ......................... 35 9.3 Reálnost využití recyklovaného skla v architektuře ....................................................... 35 10 DISKUZE ............................................................................................................................ 37 11 ZÁVĚR ................................................................................................................................ 39 12 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ................................................................................. 42 13 SEZNAM TABULEK ......................................................................................................... 44 14 SEZNAM OBRÁZKŮ ........................................................................................................ 44
1 ÚVOD Člověk zná a využívá sklo už celá staletí. Nikdy ale nebyl na sklo kladen takový důraz jako právě teď. Jeho spotřeba v moderním konzumním světě stoupá. Sklo je naprosto běžnou součástí našeho každodenního života, setkáváme se s ním v domácnostech, obchodech a v čím dál tím větší míře ve stavebnictví. Spolu s jeho užíváním se objevuje i problém jeho využití, když doslouží svému původnímu účelu, ať už byl jakýkoli. Materiálové využití skleněného odpadu se nám momentálně jeví jako nejlepší, jak z hlediska energetických úspor, tak z hlediska péče o životní prostředí a šetření primárních surovin. Materiálové využití ovšem neřeší počátek problému ale jeho důsledek. Naším prioritním zájmem by mělo být vyvinout co nejdokonalejší způsoby výroby nejen skla, ale i ostatních výrobků a pokusit se o výrobu pomocí bezodpadových technologií. Tyto bezodpadové technologie jsou ale prozatím z různých důvodů pro člověka nedosažitelné. Materiálové využití je tak tedy pro tuto chvíli tím nejdokonalejším způsobem nakládání s odpadním sklem. Poskytuje nám totiž druhotnou surovinu, která pokud se vhodně upraví, je opětovně využitelná a to v případě skla dokonce několikrát, ne-li donekonečna, což je mnohem výhodnější, než aby sklo končilo bez užitku na skládkách.
8
2 CÍL PRÁCE Cílem této práce je specifikovat základní pojmy z oblasti nakládání s odpadním sklem ve vztahu k aktuálním legislativním a normativním předpisům. Vyhodnotit současný stav vzhledem k historickému vývoji. Uvést základní přehled technologií a technického zařízení užívaného v dané problematice, formulovat závěry a předpokládané tendence v oblasti nakládání s odpadním sklem.
9
3 LEGISLATIVA, DEFINICE POJMŮ S problematikou nakládání s odpadním sklem a jeho recyklací souvisí řada zákonů. Zejména zákon o odpadech č. 185/2001 Sb., zákon o obalech č. 477/2001 Sb., zákon o ochraně ovzduší č. 201/2012 Sb., zákon o posuzování vlivů na životní prostředí č. 100/2001 Sb. a zákon o integrované prevenci č. 76/2002 Sb.
3.1 Zákon o odpadech Tento zákon zapracovává příslušné předpisy Evropských společenství a upravuje pravidla pro předcházení vzniku odpadů a pro nakládání s nimi při dodržování ochrany životního prostředí, ochrany lidského zdraví a trvale udržitelného rozvoje a při omezování nepříznivých dopadů využívání přírodních zdrojů a zlepšování účinnosti tohoto využívání, práva a povinnosti osob v odpadovém hospodářství a působnost orgánů veřejné správy v odpadovém hospodářství (Zákon č. 185/2001 Sb. o odpadech).
3.2 Zákon o obalech Účelem tohoto zákona je chránit životní prostředí předcházením vzniku odpadů z obalů, a to zejména snižováním hmotnosti, objemu a škodlivosti obalů a chemických látek v těchto obalech obsažených v souladu s právem Evropských společenství. Tento zákon stanovuje práva a povinnosti podnikajících právnických a fyzických a působnost správních úřadů při nakládání s obaly a uvádění obalů a balených výrobků na trh nebo do oběhu, při zpětném odběru a při využití odpadu z obalů a stanovuje poplatky a ochranná opatření, opatření k nápravě a pokuty. Tento zákon se vztahuje na nakládání se všemi obaly, které jsou v České republice uváděny na trh nebo do oběhu, s výjimkou kontejnerů užívaných v silniční, železniční nebo letecké dopravě nebo při námořní nebo vnitrozemské plavbě podle mezinárodních smluv, jimiž je Česká republika vázána a které byly vyhlášeny ve Sbírce mezinárodních smluv nebo ve Sbírce zákonů. Osoba, která uvádí na trh obal, balený výrobek nebo obalový prostředek, je povinna zajistit, aby: koncentrace látek uvedených v Seznamu dosud klasifikovaných nebezpečných chemických látek v obalu nebo obalovém prostředku byla v souladu s limitními hodnotami stanovenými zvláštními právními předpisy, vzhledem k přítomnosti 10
těchto látek v emisích, popelu nebo výluhu v případě spalování nebo skládkování odpadu vzniklého z tohoto obalu nebo obalového prostředku, součet koncentrací olova, kadmia, rtuti a chromu s oxidačním číslem VI v obalu nebo obalovém prostředku nepřekročil hodnotu 100 mikrogramů/g, obal nebo obalový prostředek po použití, pro které byl určen, po vynětí výrobku nebo všech jeho zbytků obvyklým způsobem, byl dále opakovaně použitelný nebo aby odpad z tohoto obalu nebo obalového prostředku byl využitelný za obvyklých podmínek alespoň jedním z těchto postupů. Pokud osoba, která uvádí na trh nebo do oběhu obaly nebo balené výrobky, neprokáže, že se z těchto obalů nestaly na území České republiky odpady, je povinna zajistit zpětný odběr těchto obalů nebo odpadů z těchto obalů. Zpětný odběr zajišťuje bez nároku na úplatu za tento odběr. Přitom je povinna dbát zejména na dostatečnou četnost sběrných míst a jejich dostupnost (Zákon č. 477/2001 Sb o obalech).
3.2 Zákon o ochraně ovzduší Ochranou ovzduší se rozumí předcházení znečišťování ovzduší a snižování úrovně znečišťování tak, aby byla omezena rizika pro lidské zdraví způsobená znečištěním ovzduší, snížení zátěže životního prostředí
látkami
vnášenými
do ovzduší
a poškozujícími ekosystémy a vytvoření předpokladů pro regeneraci složek životního prostředí postižených v důsledku znečištění ovzduší. Tento zákon zapracovává příslušné předpisy Evropské unie a upravuje, přípustné úrovně znečištění a znečišťování ovzduší, způsob posuzování přípustné úrovně znečištění a znečišťování ovzduší a jejich vyhodnocení, nástroje ke snižování znečištění a znečišťování ovzduší, práva a povinnosti osob a působnost orgánů veřejné správy při ochraně ovzduší, práva a povinnosti dodavatelů pohonných hmot a působnost orgánů veřejné správy při sledování a snižování emisí skleníkových plynů z pohonných hmot v dopravě (Zákon č. 201/2012 Sb. o ochraně ovzduší).
11
3.3 Zákon o posuzování vlivů na životní prostředí Zákon v souladu s právem Evropských společenství upravuje posuzování vlivů na životní prostředí a veřejné zdraví a postup fyzických osob, právnických osob, správních úřadů a územních samosprávných celků (obcí a krajů) při tomto posuzování. Posuzování vlivů na životní prostředí podléhají v tomto zákoně vymezené záměry a koncepce, jejichž provedení by mohlo závažně ovlivnit životní prostředí. Účelem posuzování vlivů na životní prostředí je získat objektivní odborný podklad pro vydání rozhodnutí, popřípadě opatření podle zvláštních právních předpisů, a přispět tak k udržitelnému rozvoji společnosti. Posuzují se vlivy na veřejné zdraví a vlivy na životní prostředí, zahrnující vlivy na živočichy a rostliny, ekosystémy, půdu, horninové prostředí, vodu, ovzduší, klima a krajinu, přírodní zdroje, hmotný majetek a kulturní památky, vymezené zvláštními právními předpisy. Zda se na konkrétní zařízení vztahuje či nevztahuje zákon o posuzování vlivů na životní prostředí zjistíme v příloze č. 1 k tomuto zákonu. Zde jsou uvedeny všechny typy záměrů a také jaké povinnosti se k danému záměru vztahují. Tyto opatření jsou dvojího typu a) záměry vždy podléhající posouzení a za b) záměry vyžadující zjišťovací řízení.Výrobu skla najdeme v příloze č.1 k zákonu mezi záměry vyžadujícími zjišťovací řízení v této podobě: 6.3 Výroba skla, skelných a umělých vláken s kapacitou nad 10 000 m2/rok nebo nad 7 000 t/rok (Zákon č. 100/2001 Sb. o posuzování vlivů na životní prostředí).
3.4 Zákon o integrované prevenci Účelem zákona je, v souladu s právem Evropských společenství, dosáhnout vysoké úrovně ochrany životního prostředí jako celku, zabezpečit integrovaný výkon veřejné správy při povolování provozu zařízení a zřídit a provozovat integrovaný registr znečišťování životního prostředí. Tento zákon: stanoví povinnosti provozovatelů zařízení, upravuje postup při vydávání integrovaného povolení,
12
zřizuje integrovaný registr znečišťování životního prostředí, stanoví způsob shromažďování údajů o emisích a přenosech látek evidovaných v tomto registru a poskytování údajů z něho, upravuje podmínky pro propojení dosavadních informačních systémů v oblasti ochrany životního prostředí s integrovaným registrem znečišťování životního prostředí, stanoví působnosti orgánů veřejné správy podle tohoto zákona, upravuje systém výměny informací o nejlepších dostupných technikách, stanoví sankce za porušení povinností stanovených tímto zákonem (Zákon o integrované prevenci č. 76/2002 Sb).
3.5 Základní pojmy Dnešní názvoslovné pojmy vycházejí z právních předpisů, jejich nejúplnější přehled nám nabízí norma Názvosloví odpadů (ČSN 838001) z února 2005. Tato evropská norma byla vydána ke sjednocení pojmů v odpadovém hospodářství a udává nám výběr aktualizovaných termínů a definicí určených například pro výrobce, odpadový průmysl a pro osoby pověřené tvorbou předpisů v oblasti odpadového hospodářství (Charakterizace odpadů, 2005). 3.5.1 Definice podle zákona č. 185/2001 Sb. o odpadech Odpad je každá movitá věc, které se osoba zbavuje nebo má úmysl nebo povinnost se jí zbavit a přísluší do některé ze skupin odpadů uvedených v příloze č. 1 k tomuto zákonu. Nebezpečný odpad - odpad vykazující jednu nebo více nebezpečných vlastností uvedených v příloze č. 2 k tomuto zákonu. Odpadové hospodářství - činnost zaměřená na předcházení vzniku odpadů, na nakládání s odpady a na následnou péči o místo, kde jsou odpady trvale uloženy, a kontrola těchto činností. Nakládání s odpady - shromažďování, sběr, výkup, přeprava, doprava, skladování, úprava, využití a odstranění odpadů. Zařízení - technické zařízení, místo, stavba nebo část stavby. Shromažďování odpadů - krátkodobé soustřeďování odpadů do shromažďovacích prostředků v místě jejich vzniku před dalším nakládáním s odpady.
13
Skladování odpadů - přechodné soustřeďování odpadů v zařízení k tomu určeném po dobu nejvýše 3 let před jejich využitím nebo 1 roku před jejich odstraněním. Sběr odpadů - soustřeďování odpadů právnickou osobou nebo fyzickou osobou oprávněnou k podnikání od jiných subjektů za účelem jejich předání k dalšímu využití nebo odstranění. Výkup odpadů - sběr odpadů v případě, kdy odpady jsou právnickou osobou nebo fyzickou osobou oprávněnou k podnikání kupovány za sjednanou cenu. Opětovné použití - postupy, kterými jsou výrobky nebo jejich části, které nejsou odpadem, znovu použity ke stejnému účelu, ke kterému byly původně určeny. Využití odpadů - činnost, jejímž výsledkem je, že odpad slouží užitečnému účelu tím, že nahradí materiály používané ke konkrétnímu účelu, a to i v zařízení neurčeném k využití odpadů podle § 14 odst. 2, nebo že je k tomuto konkrétnímu účelu upraven; v příloze č. 3 k tomuto zákonu je uveden příkladný výčet způsobů využití odpadů. Příprava k opětovnému použití - způsob využití odpadů zahrnující čištění nebo opravu použitých výrobků nebo jejich částí a kontrolu provedenou osobou oprávněnou podle zvláštního právního předpisu spočívající v prověření, že použitý výrobek nebo jeho část, které byly odpady, jsou po čištění nebo opravě schopné bez dalšího zpracování opětovného použití. Materiálové využití odpadů - způsob využití odpadů zahrnující recyklaci a další způsoby využití odpadů jako materiálu k původnímu nebo jiným účelům, s výjimkou bezprostředního získání energie. Recyklace odpadů - jakýkoliv způsob využití odpadů, kterým je odpad znovu zpracován na výrobky, materiály nebo látky pro původní nebo jiné účely jejich použití, včetně přepracování organických materiálů; recyklací odpadů není energetické využití a zpracování na výrobky, materiály nebo látky, které mají být použity jako palivo nebo zásypový materiál. Odstranění odpadů - činnost, která není využitím odpadů, a to i v případě, že tato činnost má jako druhotný důsledek znovuzískání látek nebo energie; v příloze č. 4 k tomuto zákonu je uveden příkladný výčet způsobů odstranění odpadů. Zpracování odpadů - využití nebo odstranění odpadů zahrnující i přípravu před využitím nebo odstraněním odpadů (Zákon č. 185/2001 Sb. o odpadech).
14
3.5.2 Definice podle zákona č. 477/2001 Sb. o obalech Pro účely tohoto zákona se rozumí obalem výrobek zhotovený z materiálu jakékoli povahy a určený k pojmutí, ochraně, manipulaci, dodávce, popřípadě prezentaci výrobku nebo výrobků určených spotřebiteli nebo jinému konečnému uživateli, jestliže má zároveň: 1. v místě nákupu tvořit prodejní jednotku pro spotřebitele nebo jiného konečného uživatele (dále jen "prodejní obal"), 2. v místě nákupu tvořit skupinu určitého počtu prodejních jednotek, ať již je tato skupina prodávána spotřebiteli nebo jinému konečnému uživateli, anebo slouží pouze jako pomůcka pro umístění do regálů v místě prodeje a může být z výrobku odstraněn, aniž se tím ovlivní jeho vlastnosti (dále jen "skupinový obal"), nebo 3. usnadnit manipulaci s určitým množstvím prodejních jednotek nebo skupinových obalů a usnadnit jejich přepravu tak, aby se při manipulaci a přepravě zabránilo jejich fyzickému poškození (dále jen "přepravní obal"); kritéria a názorné příklady, které upřesňují pojem obal, jsou uvedeny v příloze č. 1 k tomuto zákonu; výrobkem jakákoli věc, která byla vyrobena, vytěžena nebo jinak získána bez ohledu na stupeň jejího zpracování a je určena k uvedení na trh nebo do oběhu, nakládáním s obaly výroba obalů, uvádění obalů nebo balených výrobků na trh nebo do oběhu, použití obalů, úprava obalů a opakované použití obalů, uvedením obalu na trh okamžik, kdy je obal, bez ohledu na to, zda samostatně nebo spolu s výrobkem, v České republice poprvé úplatně nebo bezúplatně předán nebo nabídnut k předání za účelem distribuce nebo používání nebo kdy jsou k němu poprvé převedena vlastnická práva; za uvedení obalu na trh se považuje též přeshraniční přeprava obalu nebo baleného výrobku z jiného členského státu Evropské unie do České republiky nebo dovoz obalu nebo baleného výrobku, s výjimkou propuštění do režimu aktivního zušlechťovacího styku nebo do režimu dočasného použití v případě, že po ukončení tohoto režimu budou obaly nebo balené výrobky z České republiky vyvezeny v plném rozsahu do zahraničí,
15
uvedením obalu do oběhu úplatné nebo bezúplatné předání obalu v České republice bez ohledu na to, zda samostatně nebo spolu s výrobkem, jiné osobě za účelem distribuce nebo použití, s výjimkou uvedení obalu na trh, dovozem obalu nebo baleného výrobku propuštění ze státu, který není členem Evropské unie, na území České republiky do celního režimu volného oběhu, do režimu aktivního zušlechťovacího styku, do režimu dočasného použití nebo do režimu přepracování pod celním dohledem, opakovaným použitím obalu činnost, při níž se obal, který byl navržen a určen, aby během doby své životnosti vykonal určitý minimální počet obrátek či cyklů (dále jen "opakovaně použitelný obal"), znovu plní nebo se používá k témuž účelu, pro nějž byl určen, s pomocí nebo bez pomoci dodatečných prostředků, které opětovné plnění umožňují, jako jsou zejména náhradní doplňková balení a prostředky k jejich použití, vratným obalem obal, pro který existuje zvláště pro něj vytvořený způsob vracení použitého obalu osobě, která jej uvedla do oběhu, zpětným odběrem odebírání použitých obalů od spotřebitelů na území České republiky za účelem opakovaného použití obalů nebo za účelem využití nebo odstranění odpadu z obalů, jiným konečným uživatelem podnikající fyzická nebo právnická osoba, která nakupuje obaly nebo balené výrobky pro svoji podnikatelskou činnost a neuvádí je dále do oběhu, průmyslovým obalem je obal určený výhradně k balení výrobku určeného výhradně pro jiného konečného uživatele (Zákon č. 477/2001 Sb. o obalech).
16
4 HISTORIE Mnohé skelné materiály se v přírodě vyskytují běžně, je to například obsidián, nacházející se nejčastěji ve vulkanických oblastech. Obsidián je složen převážně z oxidu křemičitého a ze sloučenin sodíku a má tedy vlastnosti podobné klasickému synteticky vyrobenému sklu. Lidé využívali tento materiál od pradávna k výrobě šípových, či oštěpových hrotů, nebo nožů. Další přírodní formou skla jsou takzvané tektity, které vznikají ztuhnutím roztavených hornin po dopadu meteoritů na zemský povrch, a také fulgurity vznikající úderem blesků do písku.
4.1 Historie výroby skla Přestože není přesně známo, kdy se sklo poprvé podařilo vyrobit uměle, archeologické nálezy nám ukazují na dobu někdy kolem roku 3500 př.n.l. Zároveň není přesně známo ani místo, kde se výroba poprvé objevila, nejčastěji je poukazováno na Egypt a Mezopotámii, nicméně výroba se nezávisle vyvíjela i v Číně, Řecku, nebo severním Tyrolsku. Výroba skla byla pravděpodobně spojena s výrobou keramiky, či bronzu, a sklo nejspíše vznikalo jako vedlejší produkt. Z počátku se sklo využívalo k výrobě drobných šperků a malých nádob. Až později kolem roku 1500 př.n.l. se objevují větší a složitější předměty, jako jsou mísy a sklenice. Vyráběly se tvarováním skla kolem jádra z písku, anebo jílu. Prvního velkého rozmachu dosáhla výroba skla po objevení sklářské píšťaly v prvním století našeho letopočtu na území dnešní Palestiny a Sýrie. Tato technika spočívala v nabrání skloviny na konec píšťaly. Foukáním řemeslník vytvořil duté těleso, které bylo možné různě tvarovat. Tento postup se velmi rychle rozšířil po celém jihu, například do Itálie nebo Francie. Výroba skla se dále rozvíjela ve středověku, kdy se evropským centrem sklářského umění staly Benátky. V průběhu 14. století se sklářské dílny rozšířily po celém kontinentě a ve stejné době byla vyvinuta výroba plochého skla pro zasklívání. V dřívějších dobách se sklo rozfukovalo do velkých těles, řezalo a žehlilo, dokud bylo horké. Tato metoda byla velmi neefektivní, protože se mohlo zpracovávat pouze malé množství skla a okenní tabulky byly malé. Nová revoluční technika spočívala ve foukání skleněných koulí píšťalou, koule se pak na konci protilehlém k píšťale otevřely a roztočily do plošného tvaru. V roce 1688 se po objevení procesu lití na desku začala vyrábět velkoplošná zrcadla. 17
V průběhu 18. století již továrny vyráběly více než 1 milion ručně foukaných lahví ročně. Během průmyslové revoluce se technický pokrok velmi urychlil a začaly se používat různé mechanismy. Když poté Friedrich Siemens koncem 19. století objevil kontinuální pec, sériové výrobě a většímu použití strojů už nestálo nic v cestě. V průběhu 20. století došlo k dalším dvěma převratným objevům v technologii výroby skla a to k zavedení automatického stroje se samostatnými sekcemi a k zavedení technologie plavení plochého skla. Dnešní objem výroby přesahuje 500 lahví za minutu a výroba plaveného skla stoupla až na 1000 tun za den (Referenční dokument o nejlepších dostupných technikách (BAT) ve sklářském průmyslu, 2010).
4.2 Historie nakládání s odpadem Pro člověka začal být odpad problémem, jakmile přešel z kočovného způsobu života k usedlému. Lidé tehdy odkládali odpad do odpadních jam, aby se vyhnuli zápachu hmyzu a divoké zvěři. Tyto jámy jsou v dnešní době pro archeology velmi dobrým svědectvím o dobách dávno minulých. Ve starověku se člověk o svůj odpad staral svědomitěji, protože již byla známa souvislost mezi nečistotou, znečištěnou vodou a šířením chorob, například moru. Nejvíce propracované systémy nakládání s odpadem byly ve starověkém Řecku a Římě. Činnosti spojené s úklidem veřejných prostranství a ulic zde vykonávali převážně váleční zajatci. Po rozpadu starověkých civilizací a stěhování národů upadla znalost hygieny na téměř tisíc let. Středověk je po právu nazýván obdobím temna a znečištěné zdroje pitné vody v kombinaci s téměř žádnou hygienou a exkrementy běžně vyhazovanými na ulici si vyžádaly během osmi století zhruba 25 milionů životů, tedy zhruba 1/3 Evropské populace. Změny se začínají objevovat až ve stoletím 14. v období renesance. Především v bohatých městech se objevují dlážděné cesty a kanalizace. K nám se tyto opatření dostávají se scestovalými a vzdělanými šlechtici velmi pozvolna. Velkého rozmachu se oblasti hygieny dostává v období osvícenství a jdou na vrub lékařům, jako byli například Ignaz Semmelwiess, Luis Pasteur nebo Robert Koch. Spolu se znovuobjevenými poznatky se rozvíjí i technologie. Na přelomu 19. a 20. století se objevují první skládky, spalovny a kompostárny. První spalovna byla postavena roku 1876 ve Velké Británii, tamtéž byla roku 1900 postavena i první skládka, a téhož roku v Nizozemí i první kompostárna. Z území Anglie se poznatky
18
z oblasti odpadového hospodářství rychle šíří do zbytku Evropy. První spalovna ve střední Evropě se tak například uvádí do provozu v Brně a to roku 1905.
Obr. č. 1. Spalovna odpadu Brno, rok 1905 Nicméně v západních zemích se uvažuje už i o opětovném využití odpadů a v New Yorku roku 1905 tak vzniká první recyklační závod. Světový standard byl poté formován různými světovými vládními i nevládními organizacemi (Filip, 2006; Kudelová a kol., 1999; Kuraš, 1994).
19
5 CHARAKTERISTIKA SKLA Definovat výraz sklo není jednoduché. Slovem sklo lze definovat řadu materiálů rozdílného složení ve skelném stavu. Výraz vyjadřuje stav anorganické látky, považované za pevnou, s vlastnostmi velice viskózní kapaliny, která nemá krystalickou strukturu a zřetelný bod tavení. Ve sklářské praxi používáme tento výraz pro křemičitá skla, která lze charakterizovat jako látky s vysokým obsahem oxidu křemičitého. Tyto látky při normálních podmínkách chladnutí vytvářejí z roztavené hmoty sklo. Strukturně jsou skla podobná kapalinám, ale protože reagují na vnější síly při normální teplotě elasticky, je nutné je považovat za pevné látky. Specifické jsou i mechanické a fyzikální vlastnosti skla (Tab. 1). Teoretická hodnota pevnosti skla v tahu vypočtená z energie chemické vazby je několiksetkrát vyšší než skutečná hodnota. Zvýšení pevnosti v tahu se dosahuje povrchovými úpravami, leštěním plamenem a předpínáním. Daří se tak pevnost v tahu zlepšit, stále ale zůstává hluboko pod vypočtenou hodnotou (Referenční dokument o nejlepších dostupných technikách (BAT) ve sklářském průmyslu, 2010). Tab. č. 1. Fyzikální a mechanické vlastnosti skla. vlastnost
jednotka
rozpětí hodnot
-3
měrná hmotnost kg·m 2200 - 6000 pevnost v tlaku MPa 700 - 1200 pevnost v tahu MPa 30 - 90 pevnost v ohybu MPa 40 - 190 modul pružnosti GPa 50 - 90 -1 součinitel délkové teplotní roztažnosti K 6·10-6 - 9·10-6 součinitel tepelné vodivosti W·m-1·K-1 0,6 - 0,9 -1 -1 měrná tepelná kapacita J·kg ·K 850 - 1000 Poissonův součinitel 0,14 - 0,32 tvrdost podle Mohse 6-7 index lomu 1,5 - 2,25 Pozn.: pevnost skel obecně vzrůstá s rostoucím obsahem SiO2 a klesajícím Na2O, výrazně závisí také na vlastnostech povrchu, rozměrech vzorku a vnitřních defektech (JIRÁSEK, VAVRO, 2008). Velké množství skleněných výrobku má tendenci praskat při prudkých změnách teploty. Jako příčiny tohoto jevu označujeme špatnou tepelnou vodivost, vysoký koeficient tepelné roztažnosti a omezenou pevnost v tahu často ovlivněnou vnitřními vadami 20
výrobku. Právě podle tepelné roztažnosti se skla dělí do dvou kategorií, a to na skla měkká a skla tvrdá (Referenční dokument o nejlepších dostupných technikách (BAT) ve sklářském průmyslu, 2010).
21
6 VÝROBA SKLA Sklo se vyrábí ze směsi surovin, kterou nazýváme kmen. Jako základní surovina pro výrobu skla se používají sklářské písky s obsahem 60-80 % oxidu křemičitého. Dalšími základními složkami běžných skel jsou oxid vápenatý, sodný a draselný. Oxidy jsou dodávány ve formě nerostných (např. vápenec) nebo chemicky připravených surovin (např. soda). Určitý podíl vsázky (dávka kmene do tavicího procesu) tvoří drcené odpadní sklo (skleněné střepy). Kromě výše uvedených sklotvorných surovin se při výrobě skla používá i celá řada pomocných látek s různými specifickými účinky, např. barviva. Složení skla může tedy být velmi proměnlivé, pro zjednodušení se vyjadřuje prostřednictvím relativních podílů oxidů prvků které tvoří základ daného skla. Sklo se klasifikuje právě podle chemického složení a to do 4 hlavních kategorií: sodnovápenaté sklo, olovnatý křišťál a křišťálové sklo, boritokřemičité sklo a sklo speciální. Přes 95 % veškerého vyrobeného skla spadá do prvních 3 kategorií. Zbylých 5 % tvoří speciální skla tisíců receptur vyráběných pouze v malém množství. Až na drobné výjimky je sklo vyráběno na bázi křemičitanů. Hlavní složkou skla je tedy téměř vždy oxid křemičitý (SiO2) (Asociace sklářského a keramického průmyslu ČR; Referenční dokument o nejlepších dostupných technikách (BAT) ve sklářském průmyslu, 2010).
6.1 Nejběžnější typy vyráběných skel Hlavní kategorie vyráběných skel a jejich charakteristika: 6.1.1 Sodnovápenaté sklo Základními složkami k tavení tohoto skla je sklářský písek se sodou a vápencem. Hlavními výrobky ze sodnovápenatého skla je ploché sklo, lahve, sklenice a běžné stolní sklo. 6.1.2 Olovnatý křišťál (draselnoolovnaté sklo) a křišťálové sklo Tento typ skla se připravuje tavením sklářského písku s potaší (uhličitan draselný) a oxidy olova. Sklo je měkké, má vysoký lesk a index lomu. Obsahuje-li sklo 24 % oxidu olovnatého je nazýváno olovnatý křišťál. Vyrábí se i skla s obsahem oxidu olovnatého 30 %. Skla s vysokým podílem oxidu olovnatého vynikají vysokým 22
indexem lomu světla a barevným rozptylem. Zdobí se bohatým broušením (olovnatý křišťál). Vybroušené a vyleštěné se používají v bižuterii a jako ověsy na lustry. Kromě uvedených typů skel je oxid olovnatý a oxid draselný častou součástí skel optických nebo zátavových. Oxid olovnatý lze částečně nebo úplně nahradit oxidem barnatým, zinečnatým nebo sodným, čímž vznikne sklo známé jako křišťálové, které má však menší brilanci než olovnatý křišťál. 6.1.3 Křišťálové sklo (draselnovápenaté sklo) Vyrábí se tavením sklářského písku s potaší a vápencem. Je tvrdší, hůře tavitelné, lesklé a stálé. Je vhodné pro výrobu chemického a stolního skla. Dále se používá pro výrobky umělecké a dekorační. Náhradou části potaše vzniká sklo sodnodraselnovápenaté, které je nejužívanější pro výrobu levného stolního skla. 6.1.4 Boritokřemičité sklo Boritokřemičitá skla obsahují oxid boritý. Skla vykazují vysokou odolnost vůči chemické korozi a vůči teplotním změnám (nízký koeficient tepelné roztažnosti). Jejich použití zahrnuje komponenty pro chemické procesy, laboratorní zařízení, farmaceutické obaly, svítidla, varné nádobí atd. Dále se boritokřemičité sklo používá k výrobě skleněného vlákna jak spřadatelného nekonečného vlákna (technické textilie, výztuhy), tak izolačního vlákna. 6.1.5 Speciální skla Speciální skla zahrnují rozmanité, vysoce specializované hodnotné výrobky vyráběné v malém objemu, jejichž složení skloviny se výrazně mění podle požadovaných vlastností konečného výrobku. Některé aplikace jsou: speciální boritokřemičité výrobky, optická skla, skla pro elektrotechnologii a elektrotechniku, obrazovky, výrobky z taveného křemene, sklokeramika a glazury (Asociace sklářského a keramického průmyslu ČR).
23
6.2 Základní suroviny k výrobě skla 6.2.1 Sklářské (tavné) písky Jsou to zrnité, většinou světle zbarvené až bílé horniny (křemenné písky nebo málo zpevněné pískovce) s primárním obsahem SiO2 zpravidla v rozmezí 60 až 80 %. Sklářské písky obsahují, vedle naprosto dominantního křemene, také zrna (klasty) jiných minerálů – nejčastěji živců, slíd (biotitu, muskovitu) a tzv. těžkých minerálů (např. granátů, zirkonu, turmalínu, rutilu, ilmenitu, magnetitu). Jako pojivo se zpravidla uplatňují jílové minerály (např. kaolinit), karbonáty a oxihydroxidy železa. Sklářské písky se těží povrchově v lomech. Kvalita sklářských písků (zrnitostní, minerální a chemické složení) se mění podle druhu vyráběného skla. V požadované kvalitě se písky v přírodě téměř nevyskytují, je nutno je tedy upravovat různými způsoby jako jsou například drcení, praní (odstranění odplavitelných, jílovitých částic) a třídění za účelem dosažení požadované zrnitosti. 6.2.2 Oxid vápenatý a alkálie Ostatní základní složky běžných skel jsou CaO a alkálie (Na2O a K2O). CaO je do sklářského kmene přidáván nejčastěji ve formě jemně mletého vápence (CaCO3). Tavením kmene přechází uhličitan vápenatý na oxid vápenatý, jehož obsah upravuje rozpustnost a chemickou odolnost skla. Oba alkalické oxidy se do kmene přidávají rovněž ve formě uhličitanů (sody – Na2CO3, resp. potaše – K2CO3). Obsah alkálií ve sklářském kmeni ovlivňuje zejména teplotu tavení vsázky.
6.3 Pomocné látky při výrobě skla Kromě uvedených hlavních surovin se při výrobě skla může používat celá řada pomocných látek s různými specifickými účinky, např. fosforečnany a fluoridy pro dosažení zákalu, čeřící a barvící látky, oxidační a redukční činidla apod. 6.3.1 Čeřiva Čeřiva se do sklářského kmene adují v malém množství, aby odstranily z roztavené skloviny bublinky a nečistoty a zároveň ji homogenizovaly. Pomáhají také k urychlení tavících procesů a k odbarvování skloviny. Jako čeřiva se používají zejména sírany (sodný, vápenatý, barnatý) nebo dusičnany – ledky (draselný, vápenatý, barnatý).
24
6.3.2 Barviva Barviva udělují sklu požadované zbarvení. Nejčastěji se jedná o elementární kovy, nebo oxidy a soli kovů. Mezi známá barviva skla patří např. mangan (dodává ametystové zbarvení), kobalt (modré zbarvení), měď (tyrkysové, ale i tmavě červené zbarvení), zlato (rubínově červená barva), stříbro (žlutá až oranžově červená barva). 6.3.3 Drcené odpadní sklo (skleněné střepy) Zapojením skleněných střepů do procesu výroby skla dochází k materiálovému využití odpadů, také k úspoře základních surovin a zároveň ke zrychlení tavícího procesu. Přítomnost střepů má na svědomí i zlepšení počáteční homogenity skloviny. Množství střepů je přesně regulováno, protože větší obsah střepů ve vsázce než 30–40 % by naopak způsoboval nechtěné jevy, jako je například prodloužení doby čeření skloviny (Jirásek, Vavro, 2008).
25
7 ODPADY Z VÝROBY, ZPRACOVÁNÍ A POUŽITÍ SKLA 7.1 Charakteristika odpadu Odpady ze sklářského průmyslu představují převážně materiál z bourání pecí, odpad surovin, skleněný odpad z brusíren a střepy. Tyto odpady představují dinasové a šamotové zdivo, zbytky elektrotavených žáromateriálů, zbytky magnezitových cihel a také různé usazeniny. Střepy jsou spolu se sběrovým sklem přidávány přímo do vsázky a nejsou tedy z hlediska zákona o odpadech odpadem. Skleněný odpad dále obsahuje různé střepy použitých skleněných výrobků, výrobků se skleněnými součástmi, skleněných obalů, osvětlení, dále také střepy smíchané s jinými materiály, například plasty.
7.2 Zdroje a výskyt odpadu Odpadní sklo vzniká ve výrobě, zpracování a broušení skla, skleněných vláken, používáním skleněných obalů, v průmyslu elektrotechnickém, dále v průmyslových závodech zabývajících se výrobou nábytku a bižuterie, ve zdravotnictví, laboratořích, automobilním průmyslu a komunální sféře.
7.3 Ekologická závadnost Sklo jako takové nespadá do žádné z kategorií nebezpečných odpadů. Může ovšem obsahovat některé škodliviny a při nesprávném zacházení ohrožovat životní prostředí. Zejména se jedná o znečištěné skleněné obaly nebo skla speciální, obsahující specifické ingredience. Do této kategorie patří například odpad z broušení olovnatého skla, u něhož hrozí nebezpečí vyluhování olova, nebo skleněná izolační vlákna znečištěná fenolformaldehydovou pryskyřicí využívanou jako pojivo. Dalším faktorem ztěžujícím další využití skleněných střepů je jejich kombinace s netoxickými materiály jako je kov, plasty aj.
7.5 Využití a zneškodnění Nejlepší a nejvýhodnější je opětovné využití skleněných střepů jako přísady sklářského kmene. Největším zdrojem odpadního skla je separovaný sběr od obyvatel, přičemž je nutné klást důraz na třídění podle barev. Takto vytříděné sklo se dále využívá k výrobě skleněných obalů, obkládaček, dlaždic, izolačních materiálů, skleněných vláken, skleného papíru keramiky, apod. Znečištěné odpadní sklo je nutné nejprve vyčistit, 26
a pak teprve využít. Pro běžné druhy obalového skla se v jedné tuně toleruje maximálně 5g železných kovů, 15 g nemagnetických kovů, 100 g terakoty, strusky a porcelánu a 500 g organických kontaminantů Sklo není vhodné ukládat na skládky kvůli jeho vysoké chemické stálosti. Setkáváme se i s drcením barevného případně znečištěného skla pro potřeby stavebnictví jako štěrk, přísad do betonu nebo pro násypy v okolí drenážních potrubí (Kudelová a kol., 1999; Božek a kol., 2003).
27
8 MATERIÁLOVÉ VYUŽITÍ - RECYKLACE Pojem recyklace lze chápat především jako znovuvyužití, znovuzavedení do cyklu nebo-li vrácení do procesu , během nějž odpad vzniká. Mluvíme tak o interní recyklaci. Tento způsob opětovného využití odpadů ale nelze vždy technicky ani ekonomicky realizovat zejména proto, že odstřižení od prostředí vnějších zdrojů neumožňuje rozvoj a nárůst výroby. Odpady vznikající během výroby však nemusí být nutně využity v místě vzniku ke stejnému účelu. Způsob uplatnění odpadu v jiném podniku nebo jiném výrobním procesu než ve kterém vznikl, nazýváme recyklací externí. Často se jedná o celý systém procesů, při kterých se odpady zpracovávají na jiné materiály a výrobky, jedná se tedy o další využití odpadů. V současné době prakticky není rozdíl mezi dalším a opětovným využitím odpadů a oba způsoby lze považovat za strategii dvojnásobného pozitivního účinku na životní prostředí. Pozitivní účinek se dostavuje v oblasti úspory přírodních zdrojů na jedné straně a snížení zátěže životního prostředí na straně druhé. Recyklaci odpadů lze ze systémového hlediska chápat jako materiálové, či energetické využití výrobních, spotřebních nebo zpracovatelských látek a energií, a to jak v pozměněném nebo původním stavu, aniž by byl brán ohled na to, kde a kdy odpad vznikl a jak je používán. Princip recyklace odpadů přitom není nic nového, starý papír a zbytky textilií se pro výrobu papíru využívali již v devatenáctém století. Zájem o využívání odpadů prudce vzrostl v 70. letech minulého století díky vysokým cenám ropy, protože na rozdíl od výroby z primárních surovin vyžaduje využívání odpadů mnohem menší množství energie. Ekonomického i environmentálního hledisko zajistilo, že tento trend přetrvává až do dnešní doby a je v zájmu budoucích generací aby podíl recyklovaných materiálů dále rostl. Ve velkém počtu zemí ve světě dosahuje kvóta recyklace skla až 80 % celkové produkce. Jedná se zejména o obalové sklo, kterého se z celkové produkce vyrobí 60 %. V průmyslu zabývajícím se recyklací pracuje ve světě okolo 1,5 mil. zaměstnanců a ročně získá více než 600 mil. tun všech komodit. Z průmyslově využívaných materiálů představují druhotné suroviny 40 %. Výrazně tak šetří energii, životní prostředí a použitým materiálům vdechuje recyklace nový život (Slivka, 2006; Kuraš, 2008).
28
Obr. č .2 Obsah kontejneru pro sběr skla
8.1 Sběr a svoz skla k recyklaci Sběr skla od občanů se provádí skrze zelené kontejnery na sklo. Je možné do nich odkládat veškeré obalové (lahve a sklenice ) a tabulové sklo. Jako výhoda pro další zpracování se ukázalo, že sklo v nádobě by mělo být co nejméně rozbité. Do kontejneru se nesmí ukládat drátosklo (bezpečnostní sklo s drátěnou sítí), autoskla, zrcadla, keramika, a porcelán. Dalším ulehčením následného procesu je zbavení se kovových uzávěru lahví. Kontejnery na sklo se většinou vyvážejí jednou za měsíc. Hmotnost obsahu 1100 litrového kontejneru se pohybuje okolo 130 kg. Svozové firmy se o sklo dále nestarají, pouze z něj vybírají největší nečistoty a následně skladují ve velkokapacitních kontejnerech. Sebrané sklo se poté od svozových firem převáží na speciální třídící linky, jejichž účelem je upravit sklo podle požadavků skláren. Větší čistoty sebraného skla se dosahuje až později pomocí různých zařízení ke třídění a čištění v předběžné přípravě, a během upravování zrnitosti materiálu pomocí drcení (Božek a kol., 2003; AMT Příbram).
29
Obr. č. 3. Zelený kontejner pro sběr skla Obr. č. 4. Detail označení kontejneru pro sběr skla
8.2 Postup při recyklaci skla Sklo bez předchozí úpravy je transportováno nákladními vozy na střepovou linku a odtud do příjmových zásobníků. Na třídící linku se sklo ze zásobníků dostává pomocí dopravníkových pásů. Na třídící lince dochází k ručnímu předčištění, které spočívá v odstranění hrubých nečistot, zbytků komunálního odpadu a příměsí, které mohou ucpat nebo poškodit technologii. Následně střepy vstupují do procesu vlastní úpravy střepů. 8.2.1 Drcení a separace frakcí Prvním krokem v procesu je drcení střepů a jejich následné rozdělení na čtyři specifické frakce, ke kterému dochází pomocí vibračních třídičů.
Frakce 0 - 5 mm
Frakce o velikosti 0 - 5 mm je dopravována do sila obsahujícího konečně zpracované míchané sklo. Pokud je barevná čistota dostatečná může být tato frakce dopravována do odpovídajícího sila pro barevné vytříděné sklo.
30
Frakce 5 - 12 mm
Frakce o velikosti 5 - 12 mm je vedena k separátorům. V těchto strojích je materiál tříděn na základě prosvícení a v závislosti na stupni absorpce světla jsou z něj odloučeny nežádoucí látky ( keramika, kameny, porcelán atd.). Nežádoucí látky jsou vyfouknuty tlakovými tryskami. Střepy je možné podle potřeby vytřídit ještě pečlivěji podle barevného složení a to pomocí obdobných separátorů. Jedinou odlišností je užití absorpčního spektrum pro rozlišení druhů skla.
Frakce 12 - 36 mm
Frakce o velikosti 12 - 36 mm je také přiváděna k separátorům. Ve strojích se opakuje stejný postup jako u předchozí frakce. Tedy, že tříděný materiál je prosvícen a v závislosti na stupni absorpce světla jsou z něj odloučeny nežádoucí látky (keramika, kameny, porcelán atd.). Nežádoucí látky jsou vyfouknuty tlakovými tryskami. Střepy této velikostní frakce jsou také, obdobně jako předchozí, vytříděny podle barvy na základě absorpčního spektra.
Frakce větší než 26 mm
Frakce větší než 26 mm se vrací zpět k opětovnému podrcení na menší frakci a průběžně se přimíchává zpět do technologického procesu. 8.2.2 Sekundární oběh Poté, co dojde ke zpracování skla v separátorech, je k dispozici vysoce čistý materiál, bohužel zde ale dochází i k poměrně velkým ztrátám v důsledku nečistot, jež jsou obsaženy v primárním produktu. Aby bylo možné vytěžit z materiálu maximum je tato směs skla odváděna do sekundárního oběhu, kde je pomocí separátorů s vysokou účinnosti sklo odděleno od nečistot. 8.2.3 Odsávací zařízení Odsávací zařízení z dopravníkového pásu na několika místech odsává pomocí trysek lehké materiály jako papír, umělou hmotu a korek. Z proudu vzduchu se odsávaný materiál odděluje pomocí cyklónových odlučovačů nebo filtrů do zásobníku na odpadní materiál. Sací vzduch se po vyčištění může podle potřeby využívat k vytápění provozu, nebo je vyveden ven.
31
8.2.4 Konečný produkt Na konci výrobní linky se nachází skladovací sila na zpracované vytříděné skleněné střepy. Odtud je materiál nakládán na nákladní automobily a dopravován do místa dalšího využití. Hotově vytříděné sklo podléhá neustálým kvalitativním zkouškám. Celková maximální dovolená hodnota pro nečistoty je pouze 0,012 %. U bílého skla pak například podíl nečistot nesmí přesáhnout 0,5 % (AMT Příbram). Upravený a vyčištěný konečný produkt se využívá převážně jako součást sklářského kmene. Pomocí tohoto postupu se výrazně šetří primární zdroje a energie. Vlastní sklářský kmen dokonce musí obsahovat alespoň 20-25 % střepů v požadované kvalitě a složení. Je dokonce možné použít až 80 % sklářských střepů za předpokladu, že jejich přidáním nedojde k ohrožení kvality výsledného produktu (Božek a kol., 2003; Filip, 2003). 8.3 Situace ve městě Prostějov Město Prostějov má zhruba 50 tisíc obyvatel, produkce odpadního skla dosáhla v posledních osmi letech průměrně 366,5 tuny za rok. Z uvedeného množství tvoří 76 % sklo bílé a 24 % sklo barevné. Odpadní sklo se sváží nepravidelně podle potřeby. Častěji se sváží ze stanovišť v jejichž okolí se nacházejí restaurační zařízení, nebo v týdnech, které následují po svátcích, nebo významných sportovních akcích. Odpadní sklo je sváženo do centrálního skladu, odkud je po zaplnění skladovacích kapacit prodáváno do dvou zařízení zabývajících se zpracováním odpadního skla- Moravia glass Kyjov a Sklárny moravia Úsobrno. Cena vykupovaného skla se pohybuje okolo 500 Kč/t za barevné sklo, a 700 Kč/t za sklo bílé. Z níže uvedené tabulky (Tab. č. 2) je možné sledovat postupné zvyšování separovaného sběru odpadního skla ve městě (.A.S:A. Prostějov).
32
Tab. č. 2. Množství odpadního skla v letech 2004-2011 (.A.S.A. Prostějov) Rok
Množství (103kg)
2004
295
2005
313
2006
321
2007
372
2008
446
2009
373
2010
412
2011
400
Obr. č. 5. Množství odpadního skla v letech 2004-2011
Graf množství odpadního skla v letech 2004- 2011 500 450
446 412
Množství (103kg)
400 350 300
373
372 295
313
400
321
250 200 150 100 50 0 2004
2005
2006
2007
2008
2009
2010
2011
Rok
8.4 Předpokládaný vývoj produkce a nakládání s odpady v ČR Politikou životního prostředí České republiky je koncept udržitelného rozvoje. Klade důraz na odpovědnost dnešní generace vůči nastupujícím generacím za zachování a předání základních životních hodnot. Statní politika se zaměřuje hlavně na racionální a efektivní využívání zdrojů s důrazem na jejich recyklaci, na omezení znečištění 33
přírodních složek životního prostředí, ochranu biologické rozmanitosti a na hledání ekonomicky a environmentálně příznivých způsobů jak uspokojit základní lidské potřeby (Kudelová a kol., 1999).
34
9 ALTERNATIVNÍ ZPŮSOBY VYUŽITÍ ODPADNÍHO SKLA 9.1 Recyklované sklo a jeho aplikace při stavbě cest Výzkumná práce vědců ze Swinbourne University of Technology v Melbourne se zaměřila na vhodnost recyklovaného skla k výplni podloží silnic. Byly testovány tři různé typy recyklovaného skla, a to sklo jemně, středně a hrubě drcené. Z výsledků testů vyplývá, že sklo jemně a středně drcené má podobné vlastnosti jako přírodní kamenivo. Hrubě drcené sklo se projevilo jako nevhodné z hlediska geotechnické aplikace. Pevnost ve smyku jemně a středně drceného skla vykazuje podobné hodnoty jako přírodní písek, nebo štěrk díky svému složení z hranatých částic. Environmentální hodnocení rovněž ukázalo, že tento materiál splňuje požadavky na ochranu životního prostředí, a tudíž je recyklované sklo vhodné jako materiál k výplni silničního podkladu. Výsledky tohoto výzkumu byly použity k diskuzi o potenciálním využití recyklovaného skla jako stavebního materiálu ke stavbě podloží silnic. Velký potenciál spatřují zejména u směsí jemně drceného znečištěného různobarevného skla pro než se jinak jen těžko hledá jiné využití ( Disfany a kol., 2011 ).
9.2 Recyklované sklo jako částečná náhrada jemného kameniva v betonu Dalším možným využitím recyklovaného skla se zabývá práce Esraa Emam Ali a Sherif H. Al-Tersawy. S rostoucím tlakem na ochranu životního prostředí, snižování množství produkce tuhého odpadu a důrazu na recyklaci se zaměřili na využití odpadního skla jako složky samozhutnitelného betonu. Cílem této práce bylo studium vlivu použití recyklovaného odpadního skla jako částečné náhrady jemného kameniva. Bylo vytvořeno několik různých druhů směsí betonu, které se lišili poměrem recyklovaného skla a to od 0-50 %. Výsledky jejich pokusu ukázali, že recyklované sklo lze úspěšně použít i jako náhradu kameniva v tomto druhu betonu (Ali E. E, 2012).
9.3 Reálnost využití recyklovaného skla v architektuře Reálností použití recyklovaného skla ve stavebnictví se zabývá práce autorů Tung-Chai Ling , Chi-Sun Poon , Shi-Cong Kou z Dept. Faculty of Construction and Land Use, The Hong Kong Polytechnic University, Hong Kong. V Hong Kongu dosahuje produkce odpadního skla hranice 300 tun denně. Bohužel pouze asi 3 % odpadního skla je recyklováno. Likvidace a recyklace je v Hong Kongu velkým problém a to zejména 35
v důsledku nedostatku kapacit místního průmyslu zabývajícího se recyklací skla. Bylo zde tedy nutné najít udržitelnou alternativu, jak znovu použít a recyklovat odpadní sklo. Výsledky jejich výzkumu, jenž spočíval v přidávání určitého procentuálního obsahu odpadního skla do malt, ukazují, že se u cementové malty po přidání odpadního skla zlepšila zpracovatelská výkonnost, smrštění materiálu sušením a zvýšila se odolnost vůči kyselému prostředí. Bohužel se zvyšováním obsahu odpadního skla docházelo také k postupnému snižování flexibility a pevnosti v tlaku. Celkové výsledky ale ovšem ukázaly, že je možné vyrábět cementové malty za použití 100 % recyklovaného skla jako jemného kameniva a bez problému je využívat (Ling Tung-Chai, 2011). Obr. č. 6. Architektonický prvek s přídavkem skla různých tvarů, velikostí a barev.
36
10 DISKUZE Sklo je v mnoha ohledech výjimečným materiálem. Má mnoho specifických vlastností a v některých oblastech lidského života je sklo naprosto nenahraditelné. Pravděpodobně nejvýznamnější vlastností skla je možnost sklo znovu recyklovat tavením, a to prakticky do nekonečna. Při výrobě nového skla je na rozdíl od jiných materiálů účast skleněných střepů v procesu dokonce nutná. Dochází tak jak k šetření energií, tak k úspoře prvotních surovin, z nichž některé jsou finančně nákladné. Tím se dostáváme i k významným ekonomickým úsporám a v neposlední řadě se šetří životní prostředí, na což je v dnešní době kladen velký důraz. Známé jsou ovšem i jiné způsoby materiálového využití odpadního skla, a to především jeho využití ve stavebnictví jako štěrk, nebo například jako přísada betonu. Nicméně tyto metody nejsou ve vyspělých zemích příliš využívány, protože se úspěšně daří sklo vracet přímo do skláren a pokrýt tak část poptávky po materiálech. Špičkou v problematice znovuvyužívání odpadního skla jsou Německo a Švýcarsko. V České republice je materiálové využití skleněného odpadu také na vysoké úrovni a množství separovaného skla, i přes nárůst spotřeby, stále stoupá. Neustále se také rozvíjí a vylepšují jak zpracovatelské postupy, tak způsoby sběru skla. V těchto oblastech se totiž objevují největší nedostatky, a zejména na výchovu obyvatelstva ve vztahu k separovanému sběru je nutné se soustředit velmi pečlivě. Velký prostor pro rozvoj těchto technologií se nachází především v zemích třetího světa a v zemích, kde je důraz kladen spíše na vysokou produkci než na ochranu životního prostředí, nebo šetření přírodními zdroji. Příkladem může být Hong Kong, kde při produkci 300 tun odpadního skla denně dochází k materiálovému využití pouze 3 % z daného množství, zbytek končí na skládkách, tedy definitivně znehodnocen, ztracen. Proto se výzkumy v těchto lokalitách, kde chybí dostatečné kapacity pro opětovnou výrobu skla nebo není možné dosáhnout vyšší úrovně separace, zaměřují na nové technologie a postupy, které by těmto zemím pomohly vyřešit problematiku alespoň jedné z produkovaných odpadních komodit. Mělo by se dělat co je v našich silách pro to, aby se vyvinuly potřebné technologie a vyplnil se tak citát nositele Nobelovy ceny za chemii G.T. Seaborga o tom, že není daleko společnost, kdy všechen odpad, nazývaný dnes druhotnou
37
surovinou se stane hlavním zdrojem surovin a přírodní nenačaté zdroje budou rezervou spotřeby. Není možné předpokládat, že k tomuto posunu ve všech odvětvích lidské činnosti dojde ještě za našich životů, nicméně v oblastech jako je například právě sklářský průmysl chybí k tomuto jevu, alespoň tedy ve vyspělých zemích, pouze malý krůček a záleží také především na nás, na lidech, jak se svět z hlediska využití odpadů bude dále vyvíjet. Z mého pohledu má tak recyklace skla obrovský potenciál do budoucna a je jen otázkou času, postupu vývoje a uvádění nových technologií do praxe, kdy se podaří životní cyklus skla označit jako bezodpadový.
38
11 ZÁVĚR Mnohé skelné materiály se v přírodě vyskytují běžně, je to například obsidián. Obsidián je složen převážně z oxidu křemičitého a ze sloučenin sodíku, a proto má tedy vlastnosti podobné klasickému synteticky vyrobenému sklu. Přestože není přesně známo, kdy se sklo poprvé podařilo vyrobit uměle, archeologické nálezy nám ukazují na dobu někdy kolem roku 3500 př.n.l. Zároveň není přesně známo ani místo, kde se výroba poprvé objevila, nejčastěji je poukazováno na Egypt a Mezopotámii. Výroba se ale nezávisle vyvíjela i v Číně, Řecku nebo severním Tyrolsku. Prvního velkého rozmachu dosáhla výroba skla po objevení sklářské píšťaly v prvním století našeho letopočtu na území dnešní Palestiny a Sýrie. Výroba skla se dále rozvíjela ve středověku, kdy se evropským centrem sklářského umění staly Benátky. Ve 14. století se sklářské dílny rozšířily po celém kontinentě a ve stejné době byla vyvinuta výroba plochého skla pro zasklívání. V průběhu 18. století již továrny vyráběly více než 1 milion ručně foukaných lahví ročně. Během průmyslové revoluce se technický pokrok velmi urychlil a začaly se používat různé mechanismy. Když poté Friedrich Siemens koncem 19. století objevil kontinuální pec, sériové výrobě a většímu použití strojů už nestálo nic v cestě. S masivní výrobou souvisel i nárůst odpadu. Po masovém rozšíření lahví se začal zvedat i obsah skleněných střepů v odpadu, což bylo bráno s nelibostí. Počátky řešení této situace spadají do sedmdesátých let minulého století. Mezi státy které začaly tento problém řešit jako první pomocí sběru odpadního skla od spotřebitelů a následnou recyklací patří Švýcarsko, Německo, Velká Británie a Francie. Tímto systémem se dařilo řešit ekologický problém, šetřit energie, životní prostředí a primární suroviny. Sklárny také získaly ekonomické úspory a skleněné střepy vkládané do vsázek se velmi rychle prosadily. Díky tomuto kroku dochází k šetření krajiny omezením těžby a devastaci krajiny. Sklo se totiž vyrábí ze směsi surovin, kterou nazýváme kmen. Jako základní surovina pro výrobu skla se používají sklářské písky s obsahem 60-80 % oxidu křemičitého. Dalšími základními složkami běžných skel jsou oxid vápenatý, sodný a draselný. Oxidy jsou dodávány ve formě nerostných (např. vápenec) nebo chemicky připravených surovin (např. soda). Určitý podíl vsázky tvoří
drcené odpadní sklo
(skleněné střepy) získané ze separovaného sběru odpadního skla. Uvádí se, že by to mělo být alespoň 20-25 % střepů v požadované kvalitě a složení. Je dokonce možné 39
použít až 80 % sklářských střepů za předpokladu, že jejich přidáním nedojde k ohrožení kvality výsledného produktu. Dochází tak k materiálovému využití- recyklaci. Státní politika České republiky se zaměřuje právě na racionální a efektivní využívání zdrojů s důrazem na jejich recyklaci, na omezení znečištění přírodních složek životního prostředí, ochranu biologické rozmanitosti a na hledání ekonomicky a environmentálně příznivých způsobů jak uspokojit základní lidské potřeby v rámci trvale udržitelného rozvoje. Samotný pojem recyklace lze chápat jako znovuzavedení do cyklu, nebo-li vrácení do procesu , během nějž odpad vzniká. Mluvíme tak o recyklaci interní. Tento způsob opětovného využití odpadů ale nelze vždy technicky ani ekonomicky realizovat zejména proto, že odstřižení od prostředí vnějších zdrojů neumožňuje rozvoj a nárůst výroby. Odpady vznikající během výroby však nemusí být nutně využity v místě vzniku ke stejnému účelu. Způsob uplatnění odpadu v jiném podniku nebo jiném výrobním procesu než ve kterém vznikl, nazýváme recyklací externí. Často se jedná o celý systém procesů, při kterých se odpady zpracovávají na jiné materiály a výrobky. S problematikou recyklace souvisí řada zákonů. Zejména zákon o odpadech č. 185/2001 Sb., zákon o obalech č. 477/2001 Sb., zákon o ochraně ovzduší č. 201/2012 Sb., zákon o posuzování vlivů na životní prostředí č. 100/2001 Sb. a zákon o integrované prevenci č. 76/2002 Sb. Sběr skla od občanů se provádí skrze různé typy zelených kontejnerů určených k tomuto účelu. Je možné do nich odkládat veškeré obalové (lahve a sklenice) a tabulové sklo. Kontejnery na sklo se vyvážejí nepravidelně, většinou jednou za měsíc. Množství separované skla a převažující trend v separaci odpadního skla je možné si představit na příkladu menšího okresního města Prostějov. Je zde velmi dobře patrné jak se množství sebraného separovaného skla od roku 2004 zvýšilo. Sklo je od svozových firem transportováno nákladními vozy do podniků zabývajících se zpracováním skla. Na třídící linku se sklo dostává pomocí dopravníkových pásů ze zásobníků, kde je sklo uloženo po přivezení. Na třídící lince dochází k ručnímu předčištění, které spočívá v odstranění hrubých nečistot, zbytků komunálního odpadu a příměsí, které mohou ucpat nebo poškodit technologii. Prvním krokem v procesu je drcení střepů a jejich následné rozdělení na čtyři specifické frakce, ke kterému dochází pomocí vibračních třídičů. Odsávací zařízení z dopravníkového pásu na několika místech odsává pomocí trysek lehké materiály jako papír, umělou 40
hmotu a korek.O odstranění kovových příměsí se starají magnetické separátory. Dále dochází pomocí speciálních třídičů k separaci jednotlivých barev skla. Na konci výrobní linky se nachází skladovací sila na zpracované vytříděné skleněné střepy. Odtud je materiál nakládán na nákladní automobily a dopravován do místa dalšího využití, nejčastěji skláren. Upravený a vyčištěný konečný produkt se využívá převážně jako součást sklářského kmene. Jsou známé i technologie, které využívají odpadní sklo ve stavebnictví, tedy jinak, než je u nás obvyklé. Velký prostor pro rozvoj těchto technologií se nachází především v zemích třetího světa a v zemích, kde je důraz kladen spíše na vysokou produkci než na ochranu životního prostředí nebo šetření přírodními zdroji. Ukázkou mohou být práce vědců z Egypta nebo Hong Kongu, kde velké množství skleněného odpadu končí zcela zbytečně uloženo na skládkách. Problematiku skla, jeho životní cyklus a recyklaci je tedy možné považovat za jeden z nejlépe vyřešených technologických celků, a také za ukazatel cesty pro ostatní materiály a suroviny, u kterých je při současné úrovni technologií využitelnost po skončení životnosti malá, ekonomicky silně nevýhodná, nebo žádná. Budoucnost je v tomto směru otevřená.
41
12 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY Literatura .A.S.A. TS PROSTĚJOV, s.r.o. Průmyslová 1b, 796 01 Prostějov, http://www.asagroup.com/cs/Ceska-republika/Provozovny/A-S-A-TS-Prostejov-s-r-o.asa BOŽEK, F. -- URBAN, R. -- ZEMÁNEK, Z. Recyklace. 1. vyd. Vyškov: [Vysoká vojenská škola pozemního vojska], 2003, 202 s. ISBN 80-238-9919-8. FILIP, J. a kol. Odpadové hospodářství. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2002. 116 s. ISBN 80-7157-608-5. FILIP, J. -- KOTOVICOVÁ, J. -- BOŽEK, F. Komunální odpad a skládkování. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2003. 121 s. ISBN 80-7157712-X. JIRÁSEK, J. -- VAVRO, M.: Nerostné suroviny a jejich využití. Ostrava: Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy ČR & Vysoká škola báňská - Technická univerzita Ostrava, 2008. ISBN 978-80-248-1378-3 KUDELOVÁ, K. -- JODLOVSKÁ, J. -- ŠARAPATKA, B. Odpady. 1. vyd. Olomouc: Univerzita Palackého, 1999, 186 s. ISBN 80-244-0046-4 KURAŠ, M. Odpady, jejich využití a zneškodňování. Praha: Český ekologický ústav, 1994. 241 s. ISBN 80-85087-32-4. KURAŠ, M. -- DIRNER, V. -- SLIVKA, V. Odpadové hospodářství. 1. vyd. Chrudim: Ekomonitor, 2008. 143 s. ISBN 978-80-86832-34-0. SLIVKA, V. -- DIRNER, V. -- KURAŠ, M. Odpadové hospodářství I : praktická příručka. 1. vyd. Praha: Ministerstvo životního prostředí, 2006. 130 s. ISBN 80-2481245-2.
Internetové zdroje AMT PŘÍBRAM: Separace a recyklace skla [online] [cit. 2013-02-10] URL: < http://www.amtpribram.cz/separace-a-recyklace-skla-018/>
42
ASOCIACE SKLÁŘSKÉHO A KERAMICKÉHO PRŮMYSLU ČR: Jak se sklo vyrábí? [online] [cit. 2013-02-09] URL:< http://www.askpcr.cz/o-skle/jak-se-sklovyrabi/> CHARAKTERIZACE ODPADŮ - Názvosloví odpadů - Část 1: Názvy a definice vztahující se k materiálu ČSN EN 13965-1 83 8001, 2005 [cit. 2013-02-09] [online] URL:< http://www.technicke-normy-csn.cz/inc/nahled_normy.php?norma=838001-csnen-13965-1&kat=72299> REFERENČNÍ DOKUMENT O NEJLEPŠÍCH DOSTUPNÝCH TECHNIKÁCH (BAT)
VE
SKLÁŘSKÉM
PRŮMYSLU,
2010
[cit.
2013-02-09]
[online]
URL:
Vědecké databáze ALI E. E. -- SHERIFF H. -- AL-TERSAWY. Recycled glass as a partial replacement for fine aggregate in self compacting concrete, 2012 [cit. 2013-03-22] Available online 2 June 2012, URL: DISFANI M.M. -- A. ARULRAJAH -- M.W. BO -- R. HANKOUR. Recycled crushed glass in road work applications, 2011 [cit. 2013-03-22] Available online 30 July 2011, URL: < www.sciencedirect.com/science/journal/0956053X> LING TUNG-CHAI -- CHI-SUN POON -- SHI-CONG KOU. Feasibility of using recycled glass in architectural cement mortars, 2011 [cit. 2013-03-23] Available online 25 May 2011, URL:< www.sciencedirect.com/science/journal/09589465>
Právní předpisy Česko. Zákon č. 185/2001 Sb., ze dne 15. května 2001 o odpadech a o změně některých dalších zákonů, ve znění pozdějších předpisů. In Sbírka zákonů, Česká republika. 2001, částka 71, s. 4074-4113 Česko. Zákon č. 100/2001 Sb., ze dne 20. února 2001 o posuzování vlivů na životní prostředí a o změně některých souvisejících zákonů (zákon o posuzování vlivů na životní prostředí), ve znění pozdějších předpisů. In Sbírka zákonů, Česká republika. 2001, částka 40, s. 2794-2824.
43
Česko. Zákon o obalech č. 477/2001 Sb.., ze dne 4. prosince 2001 o obalech a o změně některých zákonů, ve znění pozdějších předpisů. In Sbírka zákonů, Česká republika. 2001. Česko. Zákon č. 76/2002 Sb., ze dne 5. února 2002 o integrované prevenci a omezování znečištění, o integrovaném registru znečišťování a o změně některých zákonů (zákon o integrované prevenci), ve znění pozdějších předpisů. In Sbírka zákonů, Česká republika. 2002, částka 34, s. 1658-1680. Česko. Zákon č. 201/2012 Sb., ze dne 2. května 2012 o ochraně ovzduší a o změně některých dalších zákonů (zákon o ochraně ovzduší), ve znění pozdějších předpisů. In Sbírka zákonů, Česká republika. 2012,
13 SEZNAM TABULEK Tab. č. 1. Fyzikální a mechanické vlastnosti skla Tab. č. 2. Množství odpadního skla v letech 2004-2011
14 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. č. 1. Spalovna odpadu Brno, rok 1905 Obr. č. 2. Obsah kontejneru pro sběr skla Obr. č. 3. Zelený kontejner pro sběr skla Obr. č. 4. Detail označení kontejneru pro sběr skla Obr. č. 5. Množství odpadního skla v letech 2004-2011 Obr. č. 6. Architektonický prvek s přídavkem skla různých tvarů, velikostí a barev
44
